11. Стартерный пуск двигателя

Тип системы пуска определяет используемая энергия и конструкция основного пускового устройства (стартера). Для пуска автомобильных двигателей используют системы электростартерного пуска. Они надежны в работе, обеспечивают дистанционное управление и возможность автоматизации процесса пуска двигателей с помощью электротехнических устройств.

Стартер является основной частью системы пуска двигателя. В качестве дублирующего устройства в автомобиле может быть предусмотрен также и ручной пуск, который необходим в случае разрядки аккумуляторной батареи или при неисправности стартера.

Стартер служит для проворачивания вала двигателя с частотой, необходимой для его пуска. При этом карбюраторному двигателю он должен сообщить вращение с частотой 50‑100 об/мин, а дизельному – 120‑250 об/мин. Необходимая частота вращения также определяется температурой двигателя – чем ниже температура, тем выше должны быть обороты. Кроме того, необходимая для пуска частота вращения ДВС зависит и от числа цилиндров – чем больше цилиндров. Тем ниже частота вращения. При этом частота вращения ротора стартера достигает 10‑15 тыс. об/мин.

Как правило, двигатель должен сделать 2‑4 оборота, прежде чем в нем создадутся условия для воспламенения рабочей смеси. Пусковой ток, проходящий через обмотки статора, может достигать 300‑800 А.

Чтобы снизить величину тока управления стартером, протекающего через выключатель, в настоящее время используются стартеры с дистанционным управлением (рис. 1 и 2), хотя на автомобилях устаревших конструкций могут встречаться стартеры и с механическим приводом.

Рис. 1. Схема устройства и работы стартера:

1. Аккумулятор. 2. Выключатель. 3. Якорь. 4. Обмотка возбуждения. 5. Неподвижные контакты. 6. Подвижный контакт. 7. Втягивающий электромагнит. 8. Пружина возврата. 9. Рычаг. 10. Муфта. 11. Обгонная муфта. 12. Ведущая шестерня. 13. Шестерня маховика. 14. Коленчатый вал. 15. Выходной вал якоря

При замыкании контакта выключателя 2 ток от аккумулятора 1 поступает к обмотке втягивающего электромагнита 7. Якорь электромагнита при этом втягивается в катушку обмотки и перемещается влево по рисунку. На якоре с одной стороны закреплены подвижный контакт 6, который при перемещении замыкает неподвижные контакты 5, в результате чего ток поступает к обмотке возбуждения 4 и обмоткам якоря 3. Чуть раньше, чем замкнутся контакты 5, рычаг 9, закрепленный шарнирно на противоположном конце якоря электромагнита, перемещает муфту 10 и закрепленные на ней обгонную муфту 11 с ведущей шестерней 12 в сторону ведомой шестерни маховика 13 до их частичного зацепления. Таким образом, в момент начала вращения якоря 3, на оси которого посажены муфты 10, 11 и шестерня 12, зубья шестерен 12 и 13 уже находятся в зацеплении, и шестерня 12 уже начинает приводить во вращение шестерню 13. Это позволяет избежать соударения зубьев шестерен 12 и 13 при их зацеплении.

При размыкании контакта выключателя 2 якорь электромагнита 7 под действием пружины 8 отходит вправо, что приводит к размыканию контактов 5, обмотки стартера обесточиваются, и якорь 3 перестает вращаться. Одновременно рычаг 9 выводит из зацепления шестерню 12, и весь механизм стартера приходит в исходное положение.

Детали поз. 11‑16 (рис. 2), обычно, объединены в один узел, называемый «втягивающим реле». Корпус 15 этого реле закреплен неподвижно на корпусе 1 стартера. Подпружиненный подвижный контакт 14 позволяет штоку 18 якоря 11 продолжать движение при подаче тока к обмотке 13 после замыкания контактов 16, чтобы рычаг 11 мог довести шестерню 8 до упора в кольцо 9 при вращающемся якоре 3 и организовать полноценное зацепление между ведущей шестерней 8 и ведомой шестерней маховика двигателя. Для этого контакт 14 посажен на шток 18 свободно.

Внутренняя часть скользящей муфты 5 сопряжена с валом якоря с помощью шлицевого соединения и может по нему скользить (рис. 3, см. также рис. 4). Ее наружная часть жестко соединена с наружной частью обгонной муфты 7. Между корпусом муфты и ведущей шестерней 8 установлен механизм обгона, позволяющей шестерне 8 вращаться быстрее вала якоря 3. Это необходимо для того, чтобы в момент начала работы двигателя ведомая шестерня не раскручивала через ведущую шестерню 8 якорь 3 стартера до большой частоты.

Рис. 3. Конструктивная схема обгонной муфты:

1. Корпус (общий для скользящей и обгонной муфт). 2. Оболочка. 3. Пружина. 4. Сухарь. 5. Паз. 6. Шестерня. 7. Вал якоря. 8. Шлицевое соединение вала якоря и корпуса муфты

При вращении вала 7 якоря (рис. 3) по часовой стрелки (стартер включен) сухари 4 под действием сил трения и усилия пружин 3 заклинивают корпус 1 с шестерней 6 и стартер через шестерню 6 и шестерню маховика вращает двигатель. Как только двигатель начинает работать самостоятельно, обороты шестерни 6 резко возрастают при вращении в том же направлении. В этом случае шестерня 6 «обгоняет» корпус 1 муфты, сухари 4, прокатываясь по ее цилиндрической поверхности, расклиниваются, сжимая пружины 3, и шестерня 6 перестает передавать вращение валу 7 стартера.

Рис. 4. Электростартер СТ221:

а - общий вид; б - детали стартера; 1 - шестерня привода; 2 - муфта свободного хода; 3 ‑ ведущая обойма муфты свободного хода; 4 - буферная пружина; 5 -рычаг включения привода; 6 -крышка со стороны привода; 7 -возвратная пружина; 8 - корпус тягового реле; 9 - обмотка тягового реле; 10 - сердечник тягового реле; 11 - подвижная контактная пластина; 12 - неподвижный контакт; 13‑контактные болты; 14 -щеточная пружина; 15-щёткодержатель; 16 ‑ коллектор; 17-крышка со стороны коллектора; 18- вал якоря с винтовыми шлицами; 19- щетка; 20 - катушка обмотки воз­буждения; 21 - полюс; 22 ‑ корпус стартера; 23 - полюсный винт; 24 - якорь электродвигателя; 25 - упорное кольцо; 26 - регулировочная шайба; 27 - резиновые заглушки; 28 - тяговое реле; 29 ‑ последовательная обмотка возбуждения; 30 -параллельная обмотка возбуждения; 31 - защитная лента; 32 - тормозной диск; 33 -стяжная шпилька; 34 -ограничитель хода шестерни; 35 – ограничитель переднего хода шестерни; 36 - шайба

Шлицевое соединение 8 (рис. 3) может быть выполнено с небольшим винтовым наклоном. Это делается для облегчения вхождения зубьев шестерни 6 в зацепление с шестерней маховика, т. к. в этом случае при движении обгонной муфты вместе с шестерней 6 в сторону шестерни маховика, (вправо по рисунку) шестерня 6 будет совершать одновременно поступательное и вращательное движение, что делает более вероятным быстрое совмещение зубьев шестерни 6 с впадинами шестерни маховика.

Современные автомобили оснащаются системой стоп – старта (рис. 5), которая выполняет функции автоматического управления остановкой и пуском двигателя, обеспечивая дополнительную экономию топлива за счет сокращения длительности работы двигателя в режиме холостого хода при остановке автомобиля и при медленном его движении с установленным в нейтральном положении рычагом коробки передач.

Рис. 5. Схема системы стоп - старта:

1 - генератор; 2 -датчик тахометра; 3 -датчик положения дроссельной заслонки; 4‑датчик нейтрального положения коробки передач; 5 -датчик температуры охлаждающей жидкости; 6 -датчик положения педали сцепления (отпущена, выжата); 7 -аккумуляторная батарея; 8 - испытательные точки; 9 -выключатель зажигания; 10 -переключатель работы системы; 11 -эконометр; 12 -контрольная лампа системы; 13 - контрольная лампа остановки двигателя; 14 - цепь обогрева стекла; 15 ‑ стартер; 16- выключатель подачи топлива; 17- коммутатор и катушка зажигания

Система начинает автоматически функционировать в том случае, если первоначальный пуск был осуществлен пусковой системой с электростартером и двигатель прогрет до температуры охлаждающей жидкости 65-100°С.

Система стоп - старта выключает зажигание и отключает подачу топлива, останавливая двигатель при скорости движения автомобиля менее 5 км/ч на нейтральной передаче и выключенном сцеплении. Для продолжения движения водитель нажимает на педаль дроссельной заслонки; при этом автоматически осуществляется пуск двигателя.

Стартер и цепь зажигания включаются системой стоп - старта, если двигатель остановлен, с момента остановки двигателя прошло не менее 0,6 с и педаль сцепления выжата, а также при скорости-движения автомобиля менее 10 км/ч.

Функционирование системы обеспечивают датчики температуры охлаждающей жидкости, скорости движения автомобиля, положения педали сцепления, дроссельной заслонки и рычага переключения передач.

К недостаткам системы стоп - старта относятся увеличение количества включений стартера и повышенное потребление энергии от аккумуляторной батареи.

Контрольные вопросы

1. Частью какой системы является стартер и для чего он служит?

2. С какой частотой вращается якорь стартера, и какой ток он потребляет при работе?

3. Для чего управление стартером в современных автомобилях делается дистанционным?

4. Почему между зубьев шестерен 12 и 13 (рис. 1) зацепление должно произойти чуть раньше, чем начнется вращение якоря 3 и вместе с ним – шестерни 12?

5. Почему подпружиненный контакт 14 (2) посажен на шток 18 свободно?

6. Зачем нужна обгонная муфта на выходном валу якоря стартера, и как она работает?

7. Как зависит необходимая частота вращения для пуска ДВС от количества его цилиндров?

8. Зачем при управлении ДВС используется система стоп-старта?

9. В чем преимущество и недостатки использования системы стоп-старта?