Как происходит пуск двигателя. Пусковой двигатель: понятие, виды, технические характеристики, правила запуска и особенности эксплуатации

Сейчас на дорогах города можно встретить как автомобили нового типа, так и устаревшие модели. Они отличаются друг от друга не только внешне, но и имеют различное устройство и ход работы, следовательно, запуск двигателя в машине, выпущенной в 2010 году, будет в значительной степени отличаться от активации мотора в авто марки «Жигули», выпущенной в 1995 году. Работа двигателя сильно влияет на качество езды, а также отвечает за маневренность автомобиля на дороге. Чем новее и совершеннее мотор, тем он лучше и безопаснее будет себя вести в пути.

В автомобилях нового плана, как правило, происходит запуск электродвигателя. Также этот процесс еще называют стартерной системой запуска, так как движок в таком авто постоянно подключен к аккумулятору и питается энергией для передвижения именно из системы электрооборудования. Система, которая постоянно снабжает двигатель током, позволяет ему работать безотказно при любой погоде и не сбоить даже в самых затруднительных ситуациях на дороге. Стоит знать, что электродвигатель можно вмонтировать практически в любую типа, главное, чтобы подобные работы выполнялись профессионалом.

Запуск двигателя любого типа происходит благодаря несложной системе, в состав которой входит стартер, обеспечивающий вращение цилиндров и коленвала, механизм привода, замок зажигания движка и необходимая проводка. Основную роль в процессе активации мотора играет, конечно же, своего рода неиссякаемый источник постоянного тока, который необходим для работы и передвижения автомобиля. Стартер состоит из корпуса, якоря и тягового реле. Когда происходит механизмы начинают раскручивать за счет чего движок набирает обороты.

Для того чтобы запуск автомобиля был простым для водителя с любым стажем, был разработан который находится в салоне. Принцип его работы предельно ясен для всех, ведь именно он является основным источником, благодаря которому активируется механизм привода. После того как осуществляется из салона машины с помощью ключа, в ход идет крутящийся момент, что обеспечивает непосредственно работу двигателя.

Система активации двигателя может функционировать по различным принципам, среди которых можно назвать систему-автомат, интеллектуальный запуск двигателя, систему "стоп-старт", а также непосредственный запуск двигателя. Однако во всех случаях машина активируется благодаря повороту ключа в замке зажигания. По системе проводов, которые смонтированы под капотом авто, необходимый сигнал поступает в тяговое реле, и после этого запускается постепенно весь механизм, благодаря которому машина начинает заводиться.

Каким бы опытным ни был водитель, активировать мотор автомобиля необходимо крайне осторожно и внимательно. Ведь зажигание двигателя моментально приведет в движение коленчатый вал, который начинет вращаться с большой амплитудой. Стоит отметить, что в автомобиле непременно должны находиться в исправном состоянии муфты, так как именно они отделяют коленвал от стартера. В противном случае двигатель будет сильно поврежден, и потребуется дорогостоящий ремонт.

Способы пуска

Для пуска двигателя внутреннего сгорания необходимо провернуть коленчатый вал с такой частотой вращения, при которой обеспечиваются хорошее смесеобразование, достаточное сжатие и воспламенение смеси. Минимальную частоту вращения коленчатого вала, при которой происходит надежный пуск двигателя, называют пусковой. Она зависит от вида двигателя и условий пуска.

Пусковая частота вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей должна быть не менее 0,66...0,83 (40...50 об/мин), а у дизелей - 2,50... 4,16 (150...250 об/мин). При меньшей частоте пуск двигателя затрудняется, так как увеличивается утечка заряда через неплотности, вследствие чего снижается давление газов в конце сжатия.

При вращении коленчатого вала в период пуска требуются значительные усилия, чтобы преодолеть сопротивления трения движущихся деталей и сжимаемого заряда. При низкой температуре это усилие возрастает из-за увеличения вязкости масла.

Различают следующие способы пуска двигателей: электрическим стартером, вспомогательным двигателем и вручную с помощью пусковой рукоятки или шнура, наматываемого на маховик пускового двигателя.

Пуск электрическим стартером наиболее распространенный способ пуска автомобильных и многих тракторных двигателей. Стартер удобен в эксплуатации, значительно облегчает работу водителя, но требует квалифицированного обслуживания, обладает ограниченным запасом энергии, что сокращает число возможных попыток пуска двигателя.

Пуск вспомогательным двигателем применяют на некоторых дизелях. Этот способ в отличие от первых двух более надежен в любых температурных условиях, но операции при пуске сложнее.

Для облегчения пуска дизелей при низкой температуре окружающего воздуха применяют декомпрессионный механизм и подогревательные устройства.

У большинства автотракторных двигателей управление механизмами системы пуска - дистанционное из кабины водителя.

Вспомогательный двигатель передает вращение коленчатому валу основного дизеля через редуктор. Вспомогательный двигатель в сборе с редуктором обычно называют пусковым устройством.

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:

· Аккумуляторная батарея

· Стартер

· Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)

· Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

Предъявляемые требования к системе запуска: надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км пробега) возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур, способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Рис. 4.13. Электрическая схема включения системы пуска двигателя

Устройство стартера автомобиля Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 (24) В и развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.

Рис. 4.14. Стартер легкового автомобиля:

1 – шестерня привода, 2 – ролик обгонной муфты, 3 – обгонная муфта, 4 – поводковое кольцо, 5 – резиновая заглушка, 6 – рычаг привода, 7 – крышка со стороны привода, 8,9 – якорь и обмотка реле, 10 – контактная пластина, 11 – крышка реле, 12 – контактные болты, 13 – крышка со стороны коллектора, 14,15 – тормозные диски крышки и вала якоря, 16 – якорь, 17 – втулка подшипника, 18,19 – обмотка и полюс статора, 20 – корпус, 21 – ограничительное кольцо, 2 – регулировочное кольцо

Рис. 4.15. Узлы стартера легкового автомобиля

Рис. 4.16. Схема стартера грузового дизельного тяжелого автомобиля

Стартер состоит из пяти основных элементов:

· Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра (рис.15). На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения 16 (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты 3.

· Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря (поз. 23 рис.16) и коллекторные пластины (поз. 1 рис. 16).

· Сердечник (поз. 23 рис.16) имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам.

· Коллекторные пластины (поз. 1 рис. 16) расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе.

Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок (поз.12, рис.16), изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.

· Втягивающее реле или тяговое реле (поз.4, рис.16 или поз.8, рис. 15) устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты 12 (рис. – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка 10 (рис.18), выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле 5 (рис.17) соединяется, через подвижное «коромысло» 7 с обгонной муфтой 15 (бендиксом) .

Механизм привода стартера имеет обгонную муфту (муфта свободного хода) 9 (рис.4.16), которая передает крутящий момент от стартера на маховик и исключает передачу вращения от маховика на вал стартера после пуска двигателя, предотвращая тем самым разнос якоря.

Рис. 4.16. Роликовая муфта свободного хода (обгонная муфта)

Муфта состоит из шлицевой втулки 3, установленной на шлицах вала якоря стартера, обоймы 5, в которой выполнены 4 клиновидных паза, роликов 6 с плунжерами 11, нагруженными пружинами 10, ступицы 7, изготовленной совместно с шестерней 8. Плунжеры с помощью пружин 10 зажимают ролики между поверхностями обоймы и ступицы.

При пуске двигателя крутящий момент передается от шестерни на зубчатый венец маховика. При этом ролики, сдвигаясь в узкую часть клиновидного паза обоймы, жестко заклиниваются между ней и ступицей шестерни.

После пуска двигателя из-за большого передаточного числа зубчатой передачи, маховик начинает вращать шестерню привода с большой частотой, чем вращается вал стартера и связанная с ним обойма 5, которая в этом случае начинает отставать от ступицы 7 шестерни 8, в следствие чего обойма и ступица расклиниваются. Стартер при этом работает в режиме холостого хода до размыкания цепи размыкателя.

Принцип работы пусковой системы и стартера. Этапы работы стартера следующие:

· стыковка с зубчатым венцом маховика,

· пуск стартера,

· расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ - замок зажигания - обмотка тягового реле - «+» выхода стартера - плюсовая щетка - обмотка якоря - минусовая щетка, срабатывает тяговое реле.

Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно. После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону, а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает роликовую муфту свободного хода на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик.

Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм муфты. Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на муфту.

Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера (рис.16). Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится муфта. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

Средства облегчения пуска дизельного двигателя.
Элек­трофакельное устройство (ЭФУ) предназ­начено для облегчения пуска холодного двигателя при температурах окружающего воздуха до -30 °С.

Условно систему электрофакельного устройства можно подразделить на две взаимосвязанные: топливную и электри­ческую. Топливная система обеспечивает также дозировку дизельного топлива на сгорание. Она подключена к системе пита­ния двигателя топливом.

Основным элементом электрофакель­ного устройства являются факельные све­чи. Они установлены во впускных трубо­проводах двигателя так, чтобы обеспечива­лась равномерная подача подогретого воздуха и паров топлива во все цилиндры.

Корпус 1 факельной свечи (рис. 4.17) неразборной конструкции, имеет нижнюю резьбовую часть для вворачивания во впускной трубопровод и фиксации на нем контргайкой 6. Нагревательный элемент 2 выполнен в виде штифтовой свечи и пред­ставляет собой металлический кожух, внутри которого запрессована спираль в специальном наполнителе. Наполнитель обладает хорошей теплопроводностью и электрически изолирует спираль от кожу­ха. Нагревательный элемент осуществляет нагрев свечи до рабочей температуры, что обеспечивает испарение и воспламенение дизельного топлива. Топливо поступает из системы питания к штуцеру, где очищается фильтром 7, а затем попадает в кольцевую полость, образованную поверхностью на­гревательного элемента и испарителем 5. Количество топлива дозируется жикле­ром 8.

Для увеличения поверхности испарения служит объемная сетка 4, окруженная экраном 3 с двумя рядами отверстий. Эк­ран защищает факел пламени от срыва потоком воздуха, засасываемого в цилинд­ры двигателя.

Принцип работы электрофакельного устройства заключается в следующем. Перед пуском двигателя с помощью ручно­го топливопрокачивающего насоса созда­ют избыточное давление топлива, которое в период провертывания коленчатого вала стартером поддерживается топливным насосом 7 (рис.4.17).

Клапан-жиклер фильтра тонкой очист­ки и перепускной клапан ТНВД, перекры­вающие дренажные топливопроводы, обес­печивают подачу топлива к факельным свечам 13 с минимальной задержкой во времени под давлением 20...40 кПа. При таком давлении обеспечивается минималь­ное время для образования факела пламе­ни. Увеличение или уменьшение этого давления приводит к задержке образования факела и соответственно к увеличению времени пуска.

Топливо проходит через электромагнит­ный клапан 11 и попадает к предвари­тельно нагретым факельным свечам, где оно дозируется, нагревается и испаряется. Воспламенение топлива и образование факела пламени происходят в силу того, что в этот момент провертывается старте­ром коленчатый вал двигателя и во впуск­ных трубопроводах появляется поток воз­духа, обдувающий факельные свечи. Частицы не сгоревшего во впускных трубо­проводах топлива в виде паров попадают в цилиндры вместе с нагретым воздухом, где воспламеняются и способствуют вос­пламенению основного топлива, впрысну­того через форсунки. Для сокращения времени выхода двигателя на устойчивый режим предусмотрена возможность совме­щения его работы с работой электрофа­кельного устройства. При этом обеспечи­вается устойчивое удержание факела во впускных трубопроводах при работе двига­теля на холостом ходу.

Длительная стоянка негативно сказывается на механизмах автомобильного двигателя, особенно если предварительно машину к этому не подготовить. Процесс консервации автомобиля подразумевает, что из него сливаются все технические жидкости, а также снимается аккумулятор. Не выполнив эти действия перед постановкой автомобиля на длительную стоянку, велик риск возникновения коррозии в деталях, пересыхания резиновых элементов и последующие проблемы при эксплуатации машины.

Для автомобиля длительным считается простой больше полугода без движения. Если пришлось столкнуться с таким автомобилем, важно знать, как его правильно подготовить к первому запуску мотора. Рассмотрим этот вопрос в рамках данной статьи.

Оглавление:

Как подготовить автомобиль к запуску после долгого простоя

Есть несколько основных моментов, на которые нужно обратить внимание после долгого простоя автомобиля. Рассмотрим каждый из них отдельно.

Аккумуляторная батарея

Первое, что нужно узнать, была ли перед его постановкой на простой. Если батарея установлена под капотом автомобиля, скорее всего, потребуется ее замена или .

Если клеммы не снимались с аккумулятора перед постановкой автомобиля на простой, скорее всего батарея разряжена. В случае, когда в таком состоянии машина простояла до года, можно попробовать восстановить аккумулятор, зарядив его. Если стояла машина больше года, вероятнее всего потребуется новая батарея.

Проверка и замена технических жидкостей

Второй этап проверки автомобиля, который стоял без движения длительное время, является замена технических жидкостей. Их в автомобиле достаточно много, и нужно убедиться перед запуском, что все жидкости присутствуют в нужном объеме, и они не потеряли свои качества.

Проверьте следующие технические жидкости:

Выше перечислены только основные технические жидкости, которые нуждаются в проверке. Также рекомендуется перед первым пуском убедиться, что присутствует жидкость гидроусилителя руля, имеется масло в коробке передач и других системах, где оно должно присутствовать.

Визуальный осмотр деталей автомобиля

Перед первым пуском двигателя после длительного простоя нужно обязательно визуально осмотреть детали автомобиля. Убедитесь, что нет трещин в резиновых элементах, в патрубках, в шлангах основных узлов.

Средний срок жизни резиновых изделий, которые используются в автомобиле, 3-4 года без нагрузки. То есть, если автомобиль стоял дольше этого срока, следует особо внимательно подойти к данному элементу проверки.

Также не забудьте осмотреть, проверить, а при необходимости, и заменить свечи зажигания (для бензинового двигателя) или свечи накала (для дизельного мотора).

Как запустить двигатель после долгого простоя

Убедившись, что автомобиль готов к первому запуску после длительного простоя, нужно правильно его выполнить, чтобы не повредить компоненты двигателя. Запускать двигатель нужно осторожно, в случае необходимости выполнив продувку цилиндров двигателя путем нажатия на педаль газа, а также выжав педаль сцепления.

В неподвижном состоянии. Прежде чем он начнёт работать, его нужно раскрутить с помощью внешнего источника энергии. Практически используются следующие варианты:

Мускульная сила человека

Используется при запуске двигателей небольшой мощности . На лодочных моторах и бензопилах дёргают за тросик, намотанный на маховик или пусковой барабан («верёвочный стартёр »); на мотоциклах используют резкое нажатие ногой на специальный рычаг (кикста́ртер ); на мопедах - вращение педалей велосипедного типа; на автомобилях - проворачивают коленвал пусковой (заводной) рукояткой («кривой стартёр»). Мускульная сила всегда доступна и не зависит от заряда аккумуляторов и т. п. Однако такой метод запуска не очень удобен в эксплуатации; чаще он используется в качестве резервного. На современных автомобилях, как правило, использование «кривого стартёра» вообще не предусматривается.

Существуют также ручные инерционные стартеры , при которых ручкой (через повышающий редуктор) раскручивается небольшой маховик , а когда он запасет необходимое количество кинетической энергии, этот маховик через редуктор (понижающий) соединяется с коленвалом пускаемого двигателя. Такой способ позволяет повысить пусковую мощность и не создавать черезмерных усилий на пусковой рукоятке. В СССР такие стартеры устанавливались на часть тракторов Т-16 , Т-25 и небольшие судовые дизели.

Долгое время ручной способ был основным для запуска поршневых двигателей самолётов - всем знакомы кадры хроники, когда коленвал авиадвигателя раскручивают, дёргая рукой пропеллер . Данный способ перестал применяться с ростом мощности моторов, поскольку мускульной силы уже просто не хватало, чтобы провернуть вал тяжёлого и мощного двигателя, зачастую ещё и снабжённого редуктором .

Электростартёр

Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается коллекторным электродвигателем постоянного тока , питающимся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора , приводимого в движение основным двигателем). Но у него есть один существенный недостаток: чтобы провернуть коленчатый вал холодного двигателя, особенно зимой, ему необходим большой пусковой ток, который выдаётся аккумулятором, стремительно теряющим максимальный ток и ёмкость с понижением температуры. Иногда, вместе с использованием слишком вязкого масла, это делает запуск на морозе невозможным.

Электродвигатели автомобильных стартёров имеют особую конструкцию с четырьмя щётками, которая позволяет уменьшить сопротивление ротора, увеличить ток ротора и мощность электродвигателя.

Вспомогательный ДВС

Главный двигатель запускается другим двигателем внутреннего сгорания, меньшей мощности (так называемый «пускач»); такой способ используется на многих тракторах . Пусковой двигатель обычно карбюраторный двухтактный , его мощность составляет примерно 10 % от мощности основного двигателя. Это обеспечивает надёжный запуск в любых условиях. Сам же вспомогательный двигатель запускается вручную (дёрганием тросика) или от электростартёра.

Сжатый воздух

Используется для запуска больших дизелей на тепловозах , судах и бронетехнике . Ранее такой способ был основным для запуска поршневых двигателей в авиации . В цилиндрах, кроме обычных впускных и выпускных клапанов, устраиваются дополнительные пусковые клапаны. При запуске они открываются в таком порядке, чтобы входящий через них в цилиндры воздух толкал поршни и раскручивал двигатель. Ёмкости со сжатым воздухом пополняются от компрессора, приводимого главным двигателем при его работе.

Direct Start (Непосредственный запуск)

Немецкая фирма BOSCH опубликовала результаты экспериментов по исследованию возможности прямого (без внешнего прокручивания) запуска бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива. Суть заключается в следующем: в неработающем двигателе с 4-мя и более цилиндрами в одном из цилиндров поршень стоит в положении соотвествующем рабочему ходу. Зная положение коленчатого вала, можно расчитать объем воздуха в этом цилиндре, впрыснуть туда необходимую дозу топлива и поджечь его искрой. Поршень начнет двигаться, вращая коленчатый вал. Далее процесс развивается лавинообразно и двигатель запускается. Эксперимент признан удачным, но, как заявляет руководство фирмы BOSCH, до применения Direct Start на серийных автомобилях еще далеко.

Экзотические способы

Автомобиль (как и мотоцикл) с механической КПП можно завести, буксируя его другим автомобилем (или толкая руками, это называется «завести с толкача»), а также разгоняя его при включенной передаче по наклонной дороге.

При разряде аккумулятора часто приходится подключаться к аккумулятору другого автомобиля (это называется «прикурить»).

В принципе, можно запускать мотор, раскручивая его электродвигателем, питающимся от внешней электросети. Мощность и время работы такого сетевого стартёра почти не ограничены, однако подключиться к электросети можно далеко не везде.

Для запуска двигателя после кратковременного выключения предлагался маховик-накопитель: раскручиваемый двигателем при движении, он затем позволяет запустить двигатель, не нагружая аккумулятор.

Зажигание при запуске

Для двигателей с искровым зажиганием актуальна также проблема питания системы зажигания в момент запуска. Обычные генераторы с электромагнитами требуют некоторого времени для самовозбуждения, поэтому в момент запуска зажигание питается только от аккумулятора. В итоге мотоциклы «ИЖ» и «Урал» не заводятся при разряженном аккумуляторе, хотя запуск производится кик-стартером, а не электростартером. Эта проблема решается использованием генератора с постоянными магнитами (как на мотоциклах «Минск» и «Восход») или магнето , которые дают ток сразу, однако такие генераторы имеют меньшую мощность. Проблема становится намного слабее при использовании электронного зажигания, но и оно неспособно работать при полностью разрядившейся батарее. Проблема полностью посаженного аккумулятора усугубляется тем, что в современных генераторах вместо постоянных магнитов используют обмотку возбуждения. Это значит, что даже при вращающемся моторе (например, буксируемая машина) искры не будет.

Кроме проблем с питанием системы зажигания, существует также проблема со смесеобразованием при пуске холодного двигателя. При низких температурах топливо недостаточно полно испаряется в карбюраторе , из-за чего попадает в камеру сгорания в виде капелек, которые могут «залить» свечу зажигания . От этого недостатка свободны