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

Двигатель П-10УД пускают электри­ческим стартером. Маховик двигателя имеет венец для соединения с зубчатымколесом стартера. На маховике 28 сде­ланы канавки 29 и две прорези для на­матывания и закрепления шнура. При неисправности аккумуляторной бата­реи, проводки или стартера двигатель П-10УД можно пустить от руки, вра­щая маховик с помощью шнура.

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

По заказу потребителя для дизелей Д-121 и Д-245 поставляют специальное приспособление, которое дает возмож­ность впрыснуть легковоспламеняющу­юся жидкость во впускной трубопровод при обесточенной подогревательной свече накаливания.

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

Муфту сцепления включают, пере­водя рычаг включения из положения «Нейтральное» в положение «Крайнее нижнее». Затем повторяют операцию введения зубчатого колеса привода с венцом маховика. Если они вошли в за­цепление, то включить стартер. Как только пусковой двигатель начнет ра­ботать, выключить стартер и медленно открывать воздушную заслонку карбю­ратора. Прогревать пусковой двигатель 1...2 мин.

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

При неисправности аккумулятора или стартера пусковой двигатель легко пускается ручным дублирующим меха­низмом.

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.