
- •10. Системы пуска
- •§ I. Подготовка дизеля к пуску
- •§ 2. Последовательность пуска дизеля электрическим стартером
- •§ 3. Последовательность пуска дизеля пусковым двигателем с использованием передач редуктора
- •§ 4. Особенности пуска дизеля пусковым двигателем без переключения передач редуктора
- •§ 5. Уход за пусковыми устройствами
10. Системы пуска
Общие сведения. Система пуска необходима для принудительного перевода двигателя внутреннего сгорания из нерабочего режима в рабочий. Она включает в себя комплекс взаимодействующих элементов, обеспечивающих: передачу коленчатому валу двигателя крутящего момента, называемого пусковым, необходимой для преодоления сопротивления сжимаемой топливовоз- душной смеси и трения между поверхностями движущихся деталей; приготовление и подачу в цилиндры топли- вовоздушной смеси (пусковой) нужного качества или необходимого количества топлива; зажигание или самовоспламенение рабочей смеси.
Значение сопротивлений при переходе к рабочему режиму непостоянно и зависит от многих факторов, главные из которых — степень сжатия смеси, число цилиндров двигателя и их размер, тепловое состояние двигателя.
Из-за более высокой степени сжатия в дизелях пусковой крутящий момент значительно выше, чем в двигателях с искровым зажиганием при их одинаковой мощности. В двигателях обоих типов он возрастает с уменьшением температуры их деталей вследствие увеличения вязкости масла.
Пусковой крутящий момент сообщает коленчатому валу двигателя определенную частоту вращения, которую тоже называют пусковой. При температуре окружающего воздуха выше 5 °С в двигателях с искровым зажиганием эта частота должна быть не менее 50 мин-1, а в дизелях со степенью сжатия 15...16 —не менее 150 мин-1.
При меньших частотах вращения коленчатого вала пуск двигателей невозможен, так как медленное протекание процесса сжатия сопровождается повышением теплоотдачи поршню, стенкам и головке цилиндров, увеличением потерь топлива через неплотности; по этим причинам уменьшаются давление и температура смеси в конце сжатия.
Системы пуска классифицируют по способу прокручивания коленчатого вала двигателя: электрическим двигателем (стартером); специальным вспомогательным (пусковым) двигателем с искровым зажиганием; от руки.
Системы пуска с электрическим стартером применяют во всех автомобильных и пусковых двигателях, а также в некоторых тракторных дизелях (Д-245, ЯМЗ-240БМ), не оборудованных пусковыми двигателями. Простейшая схема прокручивания коленчатого вала двигателя стартером показана на рисунке 86, а. Для прокручивания коленчатого вала 5 применяют электрический двигатель-стартер 4, который питается от аккумуляторной батареи током низкого напряжения. На период прокручивания зубчатое колесо 2, установленное на валу стартера 4, вводят в зацепление с зубчатым венцом 1 маховика двигателя. Передаточное отношение передачи подбирают таким образом, чтобы сообщить коленчатому валу пусковую частоту вращения. Зубчатое колесо 2 перемещается по валу стартера с помощью тягового реле 3. Стартер выключают сразу после пуска двигателя, и зубчатое колесо 2 возвращается в исходное положение.
Система пуска с вспомогательным пусковым двигателем включает в себя передаточный механизм. Пусковой двигатель приводят в действие с помощью электрического стартера или вручную. Вращение от коленчатого вала 8 (рис. 86, б) передается на коленчатый вал 5 дизеля через зубчатые колеса 9, 10 и 15, вал 12, зубчатое колесо 6 и зубчатый венец 1 маховика. Для того чтобы зубчатое колесо 6 можно было ввести в
Рис.
86. Схемы систем пуска:
а — с электрическим стартером; б— с пусковым двигателем; 7 — зубчатый венец маховика; 2, 6, 9, 10, 15— зубчатые колеса; 3 — тяговое реле; 4 — стартер; 5, 8— коленчатые валы; 7, 7/ — рычаги; 72— вал механизма передачи; 13, 14—
диски муфты сцепления
зацепление с неподвижным венцом 1 маховика, а также для плавного пуска дизеля и для отключения передаточного механизма в конструкции предусмотрена муфта сцепления. Для повышения пускового крутящего момента и снижения частоты вращения передачу от пускового двигателя делают понижающей.
После пуска дизеля его коленчатый вал вращается с частотой, значительно превышающей пусковую. Для предупреждения передачи вращения от коленчатого вала дизеля к пусковому двигателю (что может привести к выходу механизма из строя) в механизме передачи устанавливают обгонную муфту и автомат выключения (на схеме они не показаны). Сразу после пуска обгонная муфта расклинивается и вращение на вал 12 не передается. В случае дальнейшего увеличения частоты вращения срабатывает автомат выключения, который выводит зубчатое колесо 6 из зацепления с венцом маховика.
Система пуска с помощью пускового двигателя достаточно надежна при любых температурных условиях, но обслуживание ее и операции при пуске сложнее, чем при использовании стартера.
Для обеспечения пуска дизелей, имеющих высокую степень сжатия, большую мощность и, следовательно большую массу движущихся деталей, используют различные вспомогательные устройства: декомпрессионный механизм; подогреватели воздуха, воды в системе охлаждения и масла в поддоне картера дизеля.
В большинстве автотракторных двигателей управление механизмами и устройствами системы пуска дистанционное из кабины тракториста или водителя.
Прокручивание коленчатого вала от руки применяют в маломощных двигателях с искровым зажиганием (мотоциклетных и пусковых). При этом водитель прикладывает усилие к рукоятке или педали, предварительно соединив ее с коленчатым валом, или с помощью шнура, наматываемого на маховик (в двигателе П-10УД). Этот способ прокручивания обычно резервный, когда прокручивание электрическим стартером невозможно.
Пусковые двигатели. Широко распространены одноцилиндровый двухтактный карбюраторный с криво- шипно-камерной продувкой двигатель П-10УД и его модификации. Рабочий цикл такого двигателя рассмотрен в п. 1.
К картеру 21 (рис. 87) пускового двигателя прикреплен цилиндр 4, к которому присоединены карбюратор 14 и глушитель 7. Сверху цилиндр закрыт головкой 7, в центральное отверстие которой ввернута искровая свеча зажигания Р, а в наклонное — краник 8 для заливки топлива и продувки цилиндра. В картере на роликовых и шариковом подшипниках расположен коленчатый вал, на переднем конце которого насажено зубчатое колесо /7, а на заднем — маховик 28. Коленчатый вал составной, выходы его из картера уплотнены сальниками. Щеки 24 кривошипа изготовлены заодно с противовесами, напрессованы на цапфы 22, 27 и соединены между собой пустотелым пальцем 23.
Поршень 5 посредством пальца 12 и шатуна соединен с коленчатым валом. Поршневой палец плавающего типа. Неразъемная нижняя головка шатуна установлена на поршневой палец через двухрядный роликовый подшипник.
В систему питания пускового двигателя входят: топливный бачок с фильтром- отстойником, карбюратор 14 (модель 11.1107), воздухоочиститель 75 и топливопровод, соединяющий отстойник бачка с карбюратором. Устройство и работа карбюратора 11.1107 описаны в п. 4. Топливом для пускового двигателя служит смесь из 15 или 20 частей (по объему) бензина АИ-80 (ТУ 0251-012-00044434-2001) и 1 части моторного масла, применяемого для дизеля. Эта смесь одновременно является и смазочным материалом для трущихся поверхностей деталей двигателя.
Частота вращения коленчатого вала двигателя регулируется однорежимным центробежным регулятором.
Система охлаждения двигателя жидкостная, термосифонная, общая с дизелем. Система искрового зажигания двигателя состоит из магнето правого вращения и свечи Р, соединенных проводом. Магнето приводится в действие от зубчатого колеса 77 коленчатого вала.
Рис.
87. Пусковой двигатель П-10УД дизеля
Д-240Л:
1
— глушитель;
2—
выпускная труба;
3—
выпускной патрубок;
4—
цилиндр;
5—
поршень;
6—
рубашка водяного охлаждения;
7—головка цилиндра; «У—краник;
9—
искровая свеча зажигания;
10—
водоотводящий патрубок;
11 — компрессионное
кольцо;
12—
поршневой палец;
13—
впускной канал;
14—
карбюратор;
15—
воздухоочиститель; 16—
продувочный канал; 77—зубчатое колесо
коленчатого вала;
18—
регулятор;
19
— зубчатое колесо регулятора; 20—
промежуточное зубчатое колесо;
21 —
картер;
22—
передняя цапфа коленчатого вала;
23 —
палец кривошипа; 24—
щеки кривошипа;
25—
роликовый подшипник;
26—
шатун;
27—
задняя цапфа коленчатого вала;
28—
маховик с зубчатым венцом;
29—
канавка для наматывания пускового
шнура;
30—
водоподводящий патрубок;
31—
стартер
В дизеле СМД-66 и его модификациях, кроне электростартера, у пускового двигателя предусмотрен ручной дублирующий механизм.
Передаточный механизм передает крутящий момент от коленчатого вала пускового двигателя коленчатому валу дизеля. В дизелях Д-245Л (трактор МТЗ-100) этот механизм состоит из муфты сцепления, муфты свободного хода, редуктора, механизма привода и выключения.
Муфта сцепления предназначена для плавного соединения и разъединения коленчатого вала пускового двигателя и вала редуктора. Редуктор дает возможность вращать коленчатый вал дизеля замедленно (при прогреве) и с повышенной частотой (при пуске). Механизм привода и выключения нужен для ввода зубчатого колеса привода в зацепление с венцом маховика дизеля перед пуском и для автоматического выключения этого зубчатого колеса, когда вал дизеля разовьет устойчивую частоту вращения.
Рассмотрим устройство передаточного механизма системы пуска дизеля типа ЯМЗ. К картеру маховика дизеля прикреплен корпус 36 (рис. 88), внутри которого установлен вал 10\ вращающийся в шариковых подшипниках 5 и 31. На валу 10 расположена муфта свободного хода. Ее втулка 34— ведомая часть муфты сцепления. К ведущему барабану 13 муфты сцепления прикреплено зубчатое колесо 14, которое через блок зубчатых колес находится в постоянном зацеплении с промежуточным зубчатым колесом пускового двигателя. На шлицевом конце вала 10 надето зубчатое колесо 18 с механизмом автоматического выключения.
Поводки ведущего барабана 13 входят в пазы стальных ведущих дисков 33,
Рис.
88. Силовая передача системы пуска
дизеля типа ЯМЗ:
1
— зубчатое колесо механизма включения;
2—ступица;
3
— пробка контрольного отверстия;
крышка;
5, 31 — шариковые
подшипники;
6—
подвижный упор; 7,
35—
упорные шариковые подшипники;
8—
нажимной диск;
9, 27, 28, 41 —
пружины;
10—
вал; /7 —фланец;
12—
ведомые диски;
13—
ведущий барабан;
14, 18—
зубчатые колеса;
15— уплотнительные
кольца;
16—
втулка подшипника;
17, 34—
втулки;
19—
специальная шайба;
20—
специальный болт; 21—
грузик;
22—
ось грузика;
23 —
держатель;
24—
замковая шайба;
25—
болт;
26—
толкатель;
29—
капроновая втулка;
30—
манжета;
32—
упорный диск;
33—
ведущие диски;
36—
корпус;
37—
рычаг включения;
38—
валик рычага;
39—
ролик; 40—плунжер
а ведомые диски 12 своими шлицевыми выступами — в пазы втулки 34. Ведущие 33 и ведомые 12 диски установлены между упорным 32 и нажимным 8 дисками. Ступица 2 свободно сидит на валу 10. Она и упорный диск 32 соединены со втулкой 34 болтами. Подвижный упор 6, внутри которого запрессован упорный подшипник 7, своими зубьями входит в зацепление с зубьями колеса 1.
Муфту сцепления включают, поворачивая рычаг 37. Вдоль оси вала 10 перемещается вперед подвижный упор 6, который через упорный подшипник 7 и нажимной диск 8 прижимает ведомые диски 12 к ведущим дискам 33. Поэтому вращение зубчатого колеса 14 передается втулке 34 муфты свободного хода, что вызывает перекатывание цилиндрических роликов 39 в противоположную сторону (в узкую часть паза) и заклинивание втулки 34 на валу 10. Таким образом, вращение зубчатого колеса 14 передается валу 10.
Механизм автоматического выключения состоит из держателя 23, который крепится болтами к зубчатому колесу 18. В пазах держателя на оси 22 установлены два фасонных грузика 21, в которые под действием пружин 27 и 28 упирается толкатель 26.
Зубчатое колесо 18 вводят в зацепление с венцом маховика рычагом (на рис. 88 он не показан), затем пускают и прогревают пусковой двигатель и рычагом 37 включают муфту сцепления. При вращении зубчатого колеса 18 грузики 21, набегая на шайбу 19, захватывают длинными плечами ее бурт. В этом положении механизм удерживают пружины 27 и 28, которые через толкатель 26 нажимают на нижние части грузиков 21.
После пуска дизеля частота вращения его коленчатого вала быстро возрастает и вращение передается валу 10. Ролики 39 муфты свободного хода перекатываются в широкую часть пазов втулки 34, освобождая ее от заклинивания, и она свободно вращается на валу 10. Крутящий момент дизеля не передается пусковому двигателю. Почти одновременно под действием центробежных сил грузики 21 расходятся и освобождают держатель 23. Под действием пружин 27 и 28 толкатель 26 и держатель 23 перемещаются, вследствие чего зубчатое колесо 18 выходит из зацепления с венцом маховика. Муфта сцепления выключается.
Детали передаточного механизма смазываются моторным маслом, которое заливают через отверстие в верхней части корпуса редуктора, закрываемое пробкой. Для контроля уровня масла в крышке 4 редуктора выполнено отверстие, закрываемое пробкой 3. Сливают масло из редуктора через отверстие, расположенное в корпусе насоса предпусковой прокачки масла. При работающем пусковом двигателе, даже при невыключенном сцеплении, вал редуктора может «вести» за счет сил трения в масле. Поэтому во избежание поломки зубьев пусковой шестерни и венца маховика нельзя вводить шестерню редуктора в зацепление с венцом маховика при работающем пусковом двигателе. Вводить ее в зацепление с венцом маховика следует до пуска в работу пускового двигателя.
Пуск двигателя П-350 осуществляют стартером СТ-362А с дистанционным управлением или ручным дублирующим пусковым механизмом, установленным на картере маховика.
Ручной дублирующий пусковой механизм расположен в корпусе 6 (рис. 89), закрытом крышкой 13. Корпус вместе с крышкой крепят болтами к картеру 18 маховика. Вал 19 вращается в подшипниках 1 и 10. В этот вал запрессован штифт 3, который входит в винтовой паз ступицы зубчатого колеса 4. Тормозная пружина 17, удерживаемая корпусом пружины, служит для притормаживания зубчатого колеса 4. К диску 16, закрепленному на валу 19 пружиной 9 демпфера, прижимается барабан 15. В прорезь барабана наматывается трос, один конец которого заделан в барабан, другой — в рукоятку 12.
Для пуска двигателя дублирующим механизмом необходимо плавно потянуть за рукоятку 12 и тем самым ввести зубчатое колесо 4 в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5, находящимся в постоянном зацеплении с маховиком пускового двигателя. После этого рывком размотать трос, сообщая
7, 10— шариковые подшипники; 2— крышка картера маховика пускового двигателя; 3— штифт; 4— зубчатое колесо дублирующего пускового механизма; 5— промежуточное зубчатое колесо пускового двигателя; 6— корпус; 7— болт; 8— возвратная пружина; 9— пружина демпфера; 77 —гайка; 12— рукоятка; 13— крышка; 14— трос; 75—барабан; 16—диск; 77—тормозная пружина; 18— картер маховика пусковго двигателя; 19— вал
маховику вращательное движение. Возвратная пружина смотает трос и вернет рукоятку в начальное положение. С поворотом вала 19 штифт 3 вернет зубчатое колесо 4 в исходное положение.
При пуске пускового двигателя трос с рукояткой 12 необходимо рывком вытягивать на длину не более 1 м, а возвращать в исходное положение плавно, не отпуская рукоятку.
Ручной дублирующий механизм используют для поворота коленчатого вала дизеля при регулировочных операциях.
Подогреватели. В некоторых двигателях для облегчения пуска при низкой температуре окружающего воздуха могут быть установлены специальные приспособления или подогреватели. Последние подогревают воздух, поступающий в цилиндры двигателя, или охлаждающую жидкость в системе охлаждения и масло в смазочной системе.
Подогреватели воздуха могут быть электрофакельные или в виде свечей накаливания (см. п. 4 главы 5).
7
Рис.
89. Ручной дублирующий пусковой механизм:
11
'
12
Подогреватели охлаждающей жидкости и масла устанавливают на дизелях ЯМЗ-240БМ и их модификациях, а по заказу потребителя — и на других моделях двигателей.
Пусковой жидкостной подогреватель состоит из котла 11 (рис. 90), кожуха 12 поддона, топливного бака 3, электровентилятора 8, электромагнитного клапана 4, соединительной арматуры и пульта управления. Последний представляет собой металлическую коробку, в которой находятся контрольная спираль 6, включатель электромагнитного клапана и трехпозици- онный переключатель электровентилятора.
В камеру сгорания котла 77 топливо (бензин) попадает самотеком из бака 3. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой 5 электромагнитного клапана. Воздух подается электровентилятором 8. Смесь воспламеняется свечой 10, работу которой контролируют по накалу спирали 6. Воду заливают в котел подогревателя через горловину 2.
Подогреватель пускают в работу в определенной последовательности, описанной в инструкциях по эксплуатации трактора или автомобиля. Факел, образовавшийся в котле, подогревает полость котла, связанную с водяной рубашкой двигателя. Одновременно горячие газы направляются в кожух 12 и подогревают масло в поддоне двигателя. Вода в системе охлаждения двигателя нагревается до температуры 60...70 °С, а масло в поддоне двигателя —до 40... 50 °С. Пусковой подогреватель обеспечивает надежный пуск двигателя в течение 20 мин.
Если температура окружающего воздуха ниже -15 °С, то вместо холодной воды в систему рекомендуется заливать горячую воду или антифриз. При пользовании системой пускового обогрева необходимо помнить, что работа подогревателя без воды в котле более 1,5 мин запрещается. Неполное заполнение котла водой приводит к его перегреву и выходу из строя. Нельзя пускать горячий подогреватель без продувки котла электровентилятором. Запрещается прогревать двигатель в закрытых помещениях с плохой вентиляцией во избежание отравления угарным газом.
При удалении жидкости из системы охлаждения двигателя необходимо открыть также спускной краник подогревателя.
Если система охлаждения двигателя заполнена антифризом, то из описанных выше операций подогрева и пуска подогревателя исключают заливку.
Пуск дизеля вспомогательным двигателем. В качестве примера рассмотрим пуск дизеля ЯМЗ при температуре окружающего воздуха выше 5 °С.
Перед пуском дизеля нужно установить в нейтральное положение рычаг переключения диапазонов, проверить открытие крана топливного бака дизеля, открыть краник топливного бака пускового двигателя, удалить из топливной системы дизеля воздух, прокачав ее ручным подкачивающим насосом, выключить подачу топлива ТНВД, включить кнопку «массы» (при этом должна загореться контрольная лампочка), прикрыть воздушную заслонку карбюратора, переместив ее тягу на себя.
Затем ввести зубчатое колесо привода передаточного механизма в зацепление с венцом маховика. Для этого рычаг включения переместить из положения «Нейтральное» до отказа вверх и вернуть в начальное положение. Если зубчатое колесо привода не вошло в зацепление с венцом маховика, то провернуть вал редуктора, включив муфты сцепления одновременно с мгновенным включением и выключением стартера.
129
Топливо
Вода
Газы
Рис.
90. Схема пускового жидкостного
подогревателя:
9-6485
Проверить давление в смазочной системе дизеля. При давлении 0,05... 0,1 МПа плавно включить муфту сцепления и затем подачу дизельного топлива ТНВД. Как только дизель начнет работать, выключить муфту сцепления, остановить пусковой двигатель, выключив зажигание и закрыв краник его топливного бачка.
Дизель нужно прогревать до температуры жидкости в системе охлаждения 50...60°С. Во время прогрева и работы дизеля внимательно следить за показаниями контрольных приборов.
При минимальной частоте вращения коленчатого вала давление в смазочной системе должно быть не ниже 0,1 МПа.
В холодное время года нужно прогревать дизель, используя подогреватель, и без подачи топлива прокручивать дизель пусковым двигателем длительное время, но не более 10 мин.
1
— двигатель; 2— заливная горловина;
3—топливный бак; 4 — электромагнитный
клапан; 5— регулировочная игла; 6—
контрольная спираль; 7— переключатель;
8—
электровентилятор;
9—
штуцер для присоединения топливоподво-
дящей трубки;
10—
свеча накаливания;
11 —
котел;
12—
кожух поддона
Основные неисправности и техническое обслуживание. В процессе эксплуатации возможно появление различных неисправностей, приводящих к затруднительному или невозможному пуску пускового двигателя, неустойчивой его работе и перегреву.
Причиной неисправностей может быть отсутствие подачи топлива или искры в свече. В первом случае промывают отстойник топливного бака, топливопровод и сетчатый фильтр в штуцере карбюратора, во втором — проверяют надежность электрического контакта провода высокого напряжения в выводе магнето и зазор между контактами прерывателя магнето. При необходимости зачищают контакты и регулируют зазор между ними.
Если двигатель не развивает полную мощность и работает с перебоями, проверяют состояние фильтрующих элементов воздухоочистителя и жиклеров карбюратора. При необходимости промывают их. Эти неисправности могут возникать в результате некачественной смеси бензина с маслом. Ее нужно заменить, точно соблюдая соотношение масла в бензине.
Перегрев двигателя вызывают его продолжительная работа под полной нагрузкой, неправильно установленный угол опережения зажигания, большое количество накипи в рубашке охлаждения. Нельзя допускать непрерывную работу двигателя под полной нагрузкой более 10 мин. Следует проверять и при необходимости устанавливать нормальный угол опережения зажигания, удалять накипь из рубашки охлаждения двигателя.